一等气体活塞压力计测量标准不确定度评定

0　概述

    一等气体活塞式压力计是高精度压力标准器,用于气体作工作介质,是进行测量和校准表压和绝压的精密仪器。

1　工作原理

    工作原理:是以气体静力学平衡原理及帕斯卡定律为基础进行测量,工作时,被测气体压力(P),通过底座接嘴进入活塞系统,当活塞杆质量(M0)和所加的砝 码的质量(M )与被测压力平衡时,活塞将稳定向上悬浮(3~5)mm即平衡建立,由于组件有效面积(S)活塞杆的质量(M0)和活塞上所加砝码质量(M )已知,按下式计算即可求出被测压力值:

    P = (M₀+M)×g/S                                                  (1)

2　数学模型

    一等活塞压力计有效面积,数学模型为:

式中,A、A′分别是工作基准压力计和一等活塞压力计的活塞有效面积;m、m′分别是起始平衡后加在工作基准压力计和一等活塞压力计上专用砝码的质量。

3　不确定度来源

    引起校准偏差的因素,不外乎人员、设备、方法、环境等。分析不确定度来源,根据从标准设备、人员及被测对象等方面全面考虑的原则。经分析,不确定度来源主要有以下几项:

   1)工作基准压力计有效面积引入的不确定度;

    2)工作基准压力计专用砝码质量引入的不确定度;

    3)一等活塞压力计专用砝码质量引入的不确定度;

    4)一等活塞压力计有效面积多次重复测量引入的不确定度;

    5)环境温度变化引入的不确定度分量;

    6)活塞轴线垂直度引入的不确定度分量;

    7)重力加速度引入的不确定度分量;

    8)空气浮力引入的不确定度分量;

    9)活塞系统压力形变系数引入的不确定度分量;

    10)活塞灵敏阈引入的不确定度分量。

4　不确定度评定

    1)工作基准压力计有效面积引入的不确定度

    B类评定,由检定证书知气体活塞压力计标准装置,其不确定度U =0.005%,取其概率分布为正态分布,包含因子k =3,则标准不确定度分量为:

    2)工作基准压力计专用砝码质量引入的不确定度

    B类评定,根据规定,工作基准压力计专用砝码,其允许不确定度±0.001%,按正态分布考虑,其包含因子k =3,则标准不确定度分量为:

    3)一等活塞压力计专用砝码质量引入的不确定度